Wolfspeed 碳化硅可实现嵌入式电机驱动
包括工业低电压驱动在内的电机占全球工业用电的 50% 以上。工业低电压电机驱动传统上采用电机和驱动器单独外壳设计,并采用长电缆连接,这导致电机可靠性不佳,或因需要加入输出滤波器而增加成本,这会导致功率浪费并降低了整体系统效率。
如今,碳化硅正在推动向嵌入式电机驱动转变。在嵌入式电机驱动中,驱动和电机整合为一个单元,尺寸更小。将电机和驱动器整合可降低 20-40% 的整体系统成本,驱动效率可提升 2.6%,因此电机制造商可以达到 IE3 和 IE4 效率标准。
利用 Wolfspeed 650 V MOSFET 达到 IE4 效率标准
通过采用 Wolfspeed 的 650 V MOSFET 达到 IE4 效率标准。例如,在 11 kW、8 kHz 系统中升级到半无桥图腾柱 PFC,并将逆变器中的 IGBT 替换为即插即用 SiC MOSFET 可实现:
- 效率提升 2%
- 损耗降低 220 W
- 符合 IE4 效率标准。
使用无桥图腾柱拓扑重新设计 PFC,并将逆变器升级为采用 SiC MOSFET,能够在符合 IE4 标准的同时,效率甚至可提升 2.4%。
与高速度、软开关 IGBT 相比,Wolfspeed 650 V MOSFET 的导通损耗显著降低,几乎没有开关损耗,能够显著提升嵌入式工业电机驱动的性能。
在温度更高的环境下,通过采用 WolfPACK™,在提升效率的同时减小电机驱动器尺寸
六管集成 Wolfspeed WolfPACK™ 功率模块可带来卓越的性能和系统效率。与25 kW 逆变器系统中采用 IGBT 解决方案相比,WolfPACK™ 的效率提升 1.1%,散热器的尺寸却减小 77%(从 1.37 L 减小为 0.31 L)。
相反,WolfPACK 能够在使用更小散热器的条件下以更高负载运行,因此设计人员能够设计出更小型、更轻量的嵌入式驱动系统,而散热器尺寸减小达 77%。即使在较高的 16 kHz 开关频率下,即使采用相同的散热器,碳化硅仍能保持热稳定,性能优于 Si IGBT。
即使散热器尺寸减小 77%,SiC MOSFET 的散热性能仍然优于所有 Si IGBT。
25 kW 逆变器,Fsw = 8 kHz,SiC MOSFET 散热器尺寸减小77%:0.31L (1.6°C/W) 对比 1.37 L (0.73°C/W)
上图展示了在 25 kW 逆变器(使用 0.8 L 散热器)中,碳化硅六管集成 WolfPACK 模块与 IGBT 模块对比,效率有所提升。随着功率水平的提升,50 A 和 100 A 额定电流 Si IGBT 的结温增加,导致 IGBT 失效,而 Wolfspeed 32 A SiC MOSFET 保持稳定,远低于失效阈值。
碳化硅在更高开关频率下仍然可以实现优异的性能
25 kW 逆变器,Fsw = 16 kHz,较大 Si IGBT 散热器:1.37 L (0.7°C/W),较小 SiC 散热器 0.8 L (0.99°C/W)
在 16kHz 开关频率下,我们看到尽管其使用的散热器尺寸比 32 A Wolfspeed SiC MOSFET 大 41%,但 100 A 和 50 A 额定电流 Si IGBT 分别在超过 10 kW 和 15 kW 时出现热失效。
采用 SpeedFit™ 进行碳化硅效率仿真
使用 SpeedFit 设计仿真器进行仿真,可最大限度提高工业低电压电机驱动效率,这是为设计选择正确器件的第一步。我们的在线仿真工具界面易于使用,可用于评估 Wolfspeed 的 SiC MOSFET、二极管和功率模块以及多种功率拓扑。立即开始仿真,在您的工业电机驱动应用中释放 Wolfspeed 碳化硅的性能。
用于工业低电压电机驱动的 Wolfspeed 碳化硅器件
Wolfspeed 产品凝聚多年丰富经验和专精技术,质量与创新的完美结合将帮助您的设计更上一层楼。
分立碳化硅 MOSFET
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分立碳化硅 MOSFET
Product SKU | Buy Online | Request Sample | Data Sheet | CAD Model | Blocking Voltage | RDS(ON) at 25°C | Generation | Current Rating | Gate Charge Total | Output Capacitance | Total Power Dissipation (PTOT) | Maximum Junction Temperature | Package | Qualification |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1200 V | 32 mΩ | Gen 3 | 68 A | 111 nC | 133 pF | 277 W | 150 °C | TO-263-7 | Industrial | |||||
650 V | 60 mΩ | Gen 3 | 36 A | 46 nC | 80 pF | 136 W | 175 °C | TO-263-7 | Industrial | |||||
650 V | 45 mΩ | Gen 3 | 47 A | 61 nC | 101 pF | 147 W | 175 °C | TO-263-7 | Industrial | |||||
650 V | 15 mΩ | Gen 3 | 120 A | 188 nC | 289 pF | 416 W | 175 °C | TO-247-4 | Industrial | |||||
1200 V | 40 mΩ | Gen 3 | 64 A | 61 nC | 94 pF | 272 W | 150 °C | TO-263-7 | Industrial | |||||
1200 V | 75 mΩ | Gen 3 | 30 A | 51 nC | 58 pF | 113.6 W | 150 °C | TO-263-7 | Industrial | |||||
1200 V | 75 mΩ | Gen 3 | 32 A | 51 nC | 58 pF | 113.6 W | 150 °C | TO-247-4 | Industrial |
分立碳化硅肖特基二极管
分立碳化硅肖特基二极管
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分立碳化硅肖特基二极管
Product SKU | Buy Online | Request Sample | Data Sheet | CAD Model | Blocking Voltage | Current Rating | Generation | Forward Voltage(VF(type)) | Maximum Continuous Current (IF) | Total Capacitive Charge (QC (typ)) | Total Power Dissipation (PTOT) | Package | Qualification |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
650 V | 16 A | Gen 6 | 1.27 V | 16 A | 29 nC | 100 W | TO-247-3 | Industrial | |||||
650 V | 16 A | Gen 3 | 1.5 V | 16 A | 44 nC | 150 W | TO-220-2 | Industrial | |||||
1200 V | 10 A | Gen 4 | 1.5 V | 10 A | 52 nC per leg | 170 W | TO-252-2 | Industrial |
碳化硅功率模块
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碳化硅功率模块
Product SKU | Buy Online | Request Sample | Data Sheet | CAD Model | Package | Configuration | Blocking Voltage | Current Rating | RDS(ON) at 25°C | Generation | Maximum Junction Temperature | Module Size | Qualification | View Product |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
FM3 | Six-pack (three-phase) | 1200 V | 30 A | 32 mΩ | Gen 3 MOS | 150 °C | 62.8 mm x 33.8 mm | Industrial |
参考设计
参考设计
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参考设计
Product SKU | Name | Buy Online | Type | Topology | Power | Discrete/Module | Package | Device SKU(s) | Designed By | View Product |
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CRD-22AD12N | 22 kW Bi-Directional Active Front End (AFE) | AC to DC | Three-Phase, 2-Level | 22kW | Discrete | TO-247-4 | Wolfspeed | |||
CRD25DA12N-FMC | 25 kW FM3 Three-Phase Inverter | DC to AC | Three-Phase, 2-Level | 25kW | Module | FM3 | Wolfspeed |